10種亞熱帶綠化樹種凈化大氣能力初步研究

宋緒忠，楊 華，鄒景泉，余家中，潘忠民，葉華琳，姚 剛

（1. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023；2. 浙江省淳安縣富溪林場(chǎng)，浙江 淳安 311700；3. 浙江大盤山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，浙江 磐安 322300）

大氣污染包括粉塵、煤、煙、飛灰、有機(jī)物顆粒、礦物質(zhì)煙塵和大量的煤、石油未充分燃燒而遺留的殘?jiān)?，以及硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳?xì)浠?、有機(jī)氯化物等，這些污染物大部分是由各種工業(yè)企業(yè)排放。隨著人們生活質(zhì)量的提高，逐漸加大了對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)注，國(guó)家也開展全面的大氣污染監(jiān)測(cè)。城市綠化樹種在改善城市大氣質(zhì)量方面發(fā)揮著巨大的作用，只是不同樹種凈化大氣污染能力是不同的，需要開展一定的篩選，使得城市綠化能達(dá)到最佳的生態(tài)功能[1]。很多學(xué)者已對(duì)城市植被凈化大氣污染物進(jìn)行了研究[2～4]。本研究通過10種綠化樹種對(duì)大氣中的粉塵（Dust）、N、S、Cl等有害物質(zhì)的凈化能力分析，篩選凈化大氣污染能力較強(qiáng)的樹種，以指導(dǎo)亞熱帶城市綠化樹種的選擇。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點(diǎn)選擇在亞熱帶典型城市杭州市，市區(qū)中心位于30° 16′ N，120° 12′ E，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，雨量充沛，全年平均氣溫17.5℃，平均相對(duì)濕度70.3%，年均降水量1454 mm，年均日照時(shí)數(shù)1765 h。

1.2 樣品采集

2010年9月，發(fā)生降雨量 > 15 mm后的第5天，選擇杭州市小和山高教園區(qū)采集香樟、廣玉蘭等10個(gè)綠化樹種，樹種生長(zhǎng)生境基本一致。用高枝剪剪取約2 m高處樹冠東、南、西、北4個(gè)方向的樹葉（小灌木高度視其生長(zhǎng)情況而定），每樹種3個(gè)重復(fù)，共200 ～ 500 g放入塑料袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.3 測(cè)定分析

葉片全氮（TN）根據(jù)國(guó)標(biāo)LY/T1228-1999進(jìn)行測(cè)定，全硫（TS）根據(jù)國(guó)標(biāo)LY/T1270-1999進(jìn)行測(cè)定，全氯（TCl）根據(jù)國(guó)標(biāo)LY/T1272-1999進(jìn)行測(cè)定。

葉片滯塵試驗(yàn)。采集樣葉用適量蒸餾水進(jìn)行浸泡，浸泡過程中經(jīng)常攪拌，以保證塵埃充分洗入水中。連續(xù)浸泡24 h后，用毛刷沖洗葉片，將終洗液用烘干稱重后的濾紙過濾，過濾完成，將濾紙與濾出物(塵埃)一同烘干至恒重后再次稱量，計(jì)算樣葉滯塵量。終洗后的樣葉經(jīng)葉面積儀（Li3000C）測(cè)量各葉片面積、葉寬、葉長(zhǎng)等指標(biāo)，根據(jù)采樣葉面積求算單位葉面積滯塵量、葉片長(zhǎng)寬比。

數(shù)據(jù)采用Excel2003、SPSS13.0軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹種生長(zhǎng)及葉片特征

表1 參試樹種的葉片形態(tài)特征Table 1 Morphological characteristics of tested tree leaves

由表1可見，樹種葉片性狀存在較大差異，葉面積、葉長(zhǎng)度、葉最大寬度最大的樹種都是廣玉蘭，是一般樹種的幾倍甚至幾十倍，有的樹種如杜鵑、廣玉蘭、樸樹葉片有附屬絨毛。

2.2 樹種葉片吸收有害物質(zhì)凈化大氣能力比較

從4個(gè)凈化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果來看（表2），葉片單位面積滯塵量較高的樹種是：烏桕＜杜鵑＜樸樹，滯塵量較低的樹種是：三角楓＜桂花＜含笑；單位質(zhì)量（或表面積）葉片中全氮含量較高的樹種是：三角楓＜含笑＜烏桕，含量較低的樹種是：桂花＜廣玉蘭＜銀杏；葉片中全硫含量較高的樹種是：香樟＜桂花＜銀杏，含量較低的樹種是：馬銀花＜含笑＜三角楓；葉片中全氯含量較高的樹種是：馬銀花＜樸樹＜杜鵑，含量較低的樹種是：桂花＜廣玉蘭＜銀杏，這與全氮含量的規(guī)律相一致。各樹種在滯塵和凈化氮、硫、氯等有害氣體時(shí)，表現(xiàn)出各自的特性，但也與林層中所處位置有關(guān)聯(lián)。

表2 各樹種凈化能力比較Table 2 Air purification capabilities of tested tree species

將4個(gè)凈化指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行聚類，分成4類：第一類是樸樹，四個(gè)指標(biāo)都比較高；第二類是烏桕，全氮含量最高，其它指標(biāo)也較高；第三類有香樟、三角楓、含笑、杜鵑，全氮含量較高；第四類有銀杏、廣玉蘭、桂花、馬銀花，全氮含量低，單位面積滯塵量較少。

對(duì)各測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析（表 3），結(jié)果表明，葉片性狀間存在正的極顯著相關(guān)關(guān)系，葉片最大寬度與全氯含量存在負(fù)的顯著相關(guān)關(guān)系。各凈化指標(biāo)之間不存在相關(guān)關(guān)系，因此在選擇樹種時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)乜諝馓攸c(diǎn)，有針對(duì)性的進(jìn)行選擇。

表3 各測(cè)定指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系Table 3 Correlations of determined indicators

2.3 常綠樹種與落葉樹種間的比較

將采樣的10個(gè)樹種分為常綠樹種（6種）與落葉樹種（4種），計(jì)算兩個(gè)分類的平均值。結(jié)果落葉樹種的各凈化指標(biāo)平均值都比常綠樹種的高（表 4）。落葉樹種的單位面積滯塵量比常綠樹種的高0.64 g/m2，是常綠樹種單位面積滯塵量的140.86%，是4個(gè)指標(biāo)中差別最大的一個(gè)指標(biāo)，主要是樸樹的單位面積滯塵量特別大，將整個(gè)平均值拉大。落葉樹種的全氮含量比常綠樹種的高2.45 g/kg，是常綠樹種全氮含量的24.42%。落葉樹種的全硫含量比常綠樹種的高0.06%，是常綠樹種全硫含量的40.51%。落葉樹種的全氯含量比常綠樹種的高0.07 g/kg，是常綠樹種全氯含量的10.75%。

表4 常綠樹種與落葉樹種凈化指標(biāo)的平均值Table 4 Means of air purification indicators of evergreen and deciduous tree species

2.4 喬木樹種與灌木樹種間的比較

將采樣樹種分為喬木樹種（5種）和灌木樹種（5種），計(jì)算各分類的平均值?？傮w來說（表 5），喬木樹種的單位面積滯塵量、全氮含量、全硫含量都比灌木樹種的含量高，但喬木樹種的全氯含量則比灌木樹種的含量低0.17 g/kg。喬木樹種與灌木樹種在凈化大氣污染時(shí)，表現(xiàn)出不同的能力，這與它們分布的高度不同有一定的聯(lián)系。

表5 喬木樹種與灌木樹種凈化指標(biāo)的平均值Table 5 Means of air purification indicators of arbor and shrub tree species

3 討論

為了獲得清潔的大氣環(huán)境，除了采取各種措施盡量減少污染物的排放量外，利用植物體能夠吸附、積累及吸收轉(zhuǎn)化大氣污染物的特點(diǎn)來凈化大氣，并與一些工程措施相結(jié)合，既可起到美化、保護(hù)環(huán)境，又可以維持生態(tài)平衡。

（1）不同植物體內(nèi)積累元素的能力是有差別的，這不僅反映在各種植物對(duì)大氣污染物所能容忍的濃度不同，而且各種植物生物學(xué)屬性如樹冠大小、葉面積大小及生物量的高低都決定著所能積累元素的場(chǎng)所和容量上的差異[1]。在大氣污染物濃度低于生理閾值水平時(shí)，植物對(duì)污染物的吸收會(huì)隨著污染物濃度的增加而增大，對(duì)于選擇吸收大氣污染物、凈化空氣能力強(qiáng)的植物尤其有著特殊的意義。就本研究的環(huán)境來說，未見有污染傷害，因此大氣污染物濃度應(yīng)都低于各樹種的生理閾值水平，因此各樹種的比較有實(shí)際意義。從單個(gè)樹種測(cè)定結(jié)果來看，氮吸收最高的樹種是烏桕，最低的是桂花；硫吸收最高的樹種是銀杏，最低的是馬銀花；氯吸收最高的樹種是杜鵑，最低的是桂花；單位面積滯塵量最高的樹種是樸樹，最低的是三角楓。高教園區(qū)的樸樹表面蒙有一層黑色的塵埃，可能是一些氣體以氣溶膠的形式結(jié)合塵埃落在葉面上，加上樸樹葉片表面有絨毛，可以積累較多的塵埃，因此樸樹的單位面積滯塵量最高。葉片表面不光滑的樹種一般滯塵量會(huì)大一些[5～6]，但在本研究中，三角楓是單位面積滯塵量最低的，這與其生長(zhǎng)在常綠樹種的下層有關(guān)，從上部降落的塵埃，被上層木遮擋，反而滯塵量低。

（2）將分析樹種進(jìn)行分類，可以看出，喬木樹種的全氮含量、全硫含量、單位面積滯塵量都比灌木樹種的含量高，但是全氯含量比灌木樹種的含量低。因此在綠化配置時(shí)，上層木凈化效果差，可以安排凈化效果好的下層木，實(shí)現(xiàn)互相補(bǔ)充，既可達(dá)到物種多樣性，又可實(shí)現(xiàn)減少污染。另一方面，落葉樹種的各凈化指標(biāo)平均值都比常綠樹種的高。陳芳和蘇俊霞研究了不同組成植物群落，滯塵功能有如下趨勢(shì)：落葉灌木 > 常綠灌木 > 綠籬 > 常綠闊葉喬木 > 針葉喬木 > 草本[7～8]，本研究中的滯塵能力比較結(jié)果與它相似。

（3）樹種吸收污染物的容量與當(dāng)?shù)乜諝馇闆r有關(guān)，而且受多因子的影響，本研究只是代表本地區(qū)的各樹種的表現(xiàn)，有可能有的樹種并沒有表現(xiàn)出最佳功能，因此還需要增加研究范圍，更全面的比較各樹種的凈化大氣污染能力。

[1]尹懷寧，熊韶峻，洪欣. 大連市區(qū)主要綠化植物吸收SO2凈化大氣作用的研究[J]. 遼寧師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1990（3）：60－66.

[2]張新獻(xiàn)，古潤(rùn)澤，陳自新. 北京城市居住區(qū)綠地的滯塵效益[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，19（4）：12－17.

[3]王蕾，高尚玉，劉連友，等. 北京市11種園林植物滯留大氣顆粒物能力研究[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（4）：597－601.

[4]于寧，李海梅. 青島市城陽(yáng)居住區(qū)主要灌木樹種滯塵效益評(píng)價(jià)[J]. 福建林業(yè)科技，2011，38（2）：68－72.

[5]郭偉，申屠雅瑾，鄭述強(qiáng)，等. 城市綠地滯塵作用機(jī)理和規(guī)律的研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19（6）：1465－1470.

[6]武新，王潔青. 蘇州市主要園林植物滯塵能力的研究[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，13（3）：24－26.

[7]蘇俊霞，靳紹軍，閏金廣，等. 山西師范大學(xué)校園主要綠化植物滯塵能力的研究[J]. 山西師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，20（2）：85－88.

[8]陳芳，周志翔，郭爾樣，等. 城市工業(yè)園區(qū)綠地滯塵效應(yīng)的研究[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2006，25（1）：34－38.